三种常见的机械松动的振动频谱分析

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　　机械松动一般分为结构松动和转动部件松动。造成机械松动的原因有安装不良、长期磨损、基础或机座损坏、零部件破坏、配合间隙过大等。机械松动可以使已经存在的不平衡、不对中等所引起的振动问题更加严重，也可因机械松动的进一步恶化，而引发其他故障。对松动类型的界定还没有严格的标准，目前发现有三种比较常见且典型的机械松动，它们都有其独特的振动频谱及振动相位表现。

　　一、类型A——结构框架和基础松动

　　1、松动现象与处理措施
　　这一类型的松动主要包括以下故障：

　　   · 设备底脚、基板和混凝土基础的结构松动或强度不足;
　　   · 灌浆恶化或破碎;
　　   · 框架或底部变形;
　　   · 地脚紧固螺栓松动等。

　　这些松动现象都能在现场明显地观察到，其破坏力一般比较大，严重时会加重设备的不平衡或不对中。

　　处理措施：
　　巩固基础、矫正结构、紧固松动螺栓等。对于已经存在不平衡或不对中的设备，还要同时调整不平衡或不对中。

　　2、典型松动频谱与基本特征
　　典型松动频谱如图1所示，其松动所反映的基本特征见表1。

　　图1 类型A典型的松动频谱图

　　表1 类型A松动所反映的基本特征

　　几点说明：
　　   · 该典型的松动特征与不平衡或偏心转子故障特征一致，可用相位来区分。


　　   · 通常情况下，高振动几乎只限于一个转子(单独的驱动机、被驱动机或齿轮箱)，这与不平衡或不对中不同，因为不平衡或不对中引起的高振动不只限于一个转子。


　　   · 对于一些特殊情况，如用于紧固泵轴承座的螺栓，其作用力为轴向方向。如果这些螺栓出现松动，就会导致轴向的1×转速振动高，这与不对中故障很相似。只要上紧这些螺栓就会减少振动。

　　二、类型B——由摇摆运动或结构断裂和轴承底座断裂引起的松动

　　1、松动现象与处理措施
　　这种类型只有在出现以下松动故障时发生：


　　   · 结构或轴承底座断裂;


　　   · 有时由于支撑脚不等长引起的摇摆;


　　   · 偶尔发生在一些松动的轴承座螺栓上;


　　   · 当松动的轴承或不适当的部件配合问题程度较轻时(无冲击)。

　　这些松动现象也可以在现场观察到，但内部件配合问题只有通过拆检来查找验证。


　　处理措施：
　　可通过更换断裂部件、调整不适当部件的配合情况、紧固螺栓等来减少振动。

　　2、典型松动频谱与基本特征
　　典型松动频谱如图2所示，松动所反映的基本特征见表2。

　　图2 类型B的典型松动频谱图

　　表2 类型B松动所反映的基本特征

　　几点说明：
　　   · 在通常情况下，如果不存在其他激振力，这些振动症状就不会出现。


　　   · 如果松动故障源于轴承座的轴承松动或是轴上的部件松动，振动将几乎保持在1×和2×转速上，直到其恶化至发生脉冲或冲击作用。当发生这一情况时，脉冲会引起时域波形的非线性，导致许多先于类型C松动的谐波。


　　   · 有时因设备底脚的断裂松动进一步引发了联轴器的故障，导致联轴器内弹性块的磨损松动。该频谱也会出现先于类型C松动的谐波。

　　三、类型C——轴承松动或部件间配合不适当造成的松动

　　1、松动现象与处理措施
　　此类松动包含以下几种故障：

　　   · 轴承座的轴承松动;


　　   · 过大的轴承内部游隙;


　　   · 轴承座中的轴承衬套松动;


　　   · 转子松动;


　　   · 轴承松动或跑圈等。

　　这些现象可通过打开轴承座端盖来观察。该类型的松动直接关系到旋转设备的轴承与轴，松动严重时会磨损轴承、轴或相关配合件，甚至直接卡死旋转设备。

　　处理措施：
　　可通过更换轴承或衬套、调整部件间配合情况等解决。

　　2、典型松动频谱与基本特征
　　典型松动频谱如图3所示，其松动所反映的基本特征见表3。

　　图3 类型C典型的松动频谱图

　　表3 类型C松动所反映的基本特征

　　几点说明：
　　   · 该松动也可能在达到工作温度且部件已经热膨胀后出现。


　　   · 如果明显存在1/2x峰值，则表明有更为复杂的松动故障存在(有可能存在摩擦)。


　　   · 当转子松动时，如泵叶轮松动，每次启动后的相位不同。


　　   · 看似这种类型松动的振动频谱(许多1×转速谐波)，实际预示着更为严重的故障存在即轴承松动和跑圈，此故障会引起抱轴，导致设备的严重失效。


　　来源：摘录自《中国设备工程》2008年2月
　　作者：申甲斌 山东亚太森博浆纸有限公司